Helmholtz Nachwuchsgruppe VH-NG-919: Mikrobielle Gemeinschaften der tiefen terrestrischen Biosphäre: Funktionelles Repertoire und Verbreitungsmuster in pleistozänen und holozänen Ablagerungen (MicroCene)

Inhalt und Verknüpfung der einzelnen Arbeitspakete von MicroCene

Der verborgene Antrieb aller biogeochemischen Kreisläufe der Erde besteht aus mikrobiellen Gemeinschaften - den prokaryotischen Bakterien und Archaeen. Ein wichtiges Anliegen unserer modernen Gesellschaft ist deswegen der nachhaltige Umgang mit den mikrobiellen „Ökosystemdienstleistungen“. Um diesem Anliegen nachzukommen, müssen der Zusammenhang zwischen dem funktionellen Repertoire mikrobieller Gemeinschaften und der Ausstattung ihres Lebensraumes sowie ihre Anpassungsfähigkeit an eine sich ändernde Umwelt besser verstanden werden. Die tiefe Biosphäre bietet hierzu aufgrund geringer Generationszeiten, Nährstofflimitierung und der in der Regel eingeschränkten Möglichkeit mikrobieller Ausbreitung ausgezeichnete Möglichkeiten. Allerdings ist das prokaryotische Leben, insbesondere der terrestrischen tiefen Biosphäre, bislang noch immer weitestgehend unbekannt. Es ist dringend notwendig, die tiefe Biosphäre hinsichtlich der funktionellen Ausstattung und Verbreitung ihrer mikrobiellen Gemeinschaften zu untersuchen. Dies anzugehen, ist das wesentliche Ziel der Helmholtz-Nachwuchsgruppe „MicroCene“. Eingebunden in das multidisziplinäre Forschungsgefüge des GFZ wird die Gruppe systematisch mikrobielle Gemeinschaften in pleistozänen Permafrost- und in frühholozänen Torfablagerungen basierend auf Methoden der Hochdurchsatzsequenzierung und Metagenomik untersuchen. Die Hauptuntersuchungsgebiete in Norddeutschland und Nordostsibirien repräsentieren bedeutende Archive der Klimageschichte mit ähnlicher Genese aber unterschiedlichen Alters. Sie ermöglichen es, Mikroorganismen und ihre Funktionen im Kontext sowohl der aktuellen als auch der erdgeschichtlichen Umweltfaktoren zu interpretieren. Im Mittelpunkt von MicroCene stehen dabei neben der Gesamtheit der prokaryotischen Gemeinschaft die Mikroorganismen des Methankreislaufes, da sie in den zu untersuchenden und klimatisch relevanten Permafrost- und Moorstandorten von besonderer Bedeutung sind. Ein zentraler Aspekt des Konzeptes von MicroCene besteht darin, metabolisch aktive und inaktive Zellen zu unterscheiden und zu quantifizieren, da davon auszugehen ist, dass beispielsweise das Ausbilden von Dauerstadien als Überlebensstrategie unter den extremen Bedingungen der tiefen Biosphäre eine wichtige Rolle spielt. Die Ergebnisse, die im Rahmen von MicroCene gewonnen werden, werden nicht nur helfen, die tiefe Biosphäre in ihrer Funktion als mögliches Archiv für vergangene mikrobielle Gemeinschaften zu beurteilen, sondern auch vorherzusagen, wie vulnerabel Mikroorganismengemeinschaften sind und wie sie sich zukünftig verhalten werden. Die Ziele von MicroCene sind: 1) das Etablieren einer innovativen und für eine detaillierte Charakterisierung mikrobieller Gemeinscharten der terrestrischen Biosphäre wegbereitenden Methodik, 2) das Aufdecken des funktionellen Repertoires mikrobieller Gemeinschaften in der Tiefe, 3) die Abgrenzung mikrobieller Gemeinschaften der tiefen terrestrischen Biosphäre von denen an der Erdoberfläche und 4) die Beurteilung des Potentials der tiefen Biosphäre als molekulares Archiv und die Rekonstruktion mikrobieller Gemeinschaften der Erdgeschichte in ihrer taxonomischen Zusammensetzung.

Helholtz Nachwuchsgruppe

Dr. Susanne Liebner (Gruppenleiterin)
Dr. Matthias Winkel (PostDoc)
Julia Magritz (Doktorandin)
Doktorand/in NN
Anke Saborowski (BTA)
   

Kooperationspartner

Prof. Mette Marianne Svenning, UiT Die Arktis Universität von Norwegen, Tromsø  

Dr. Christian Knoblauch, Institut für Bodenkunde, Universität Hamburg

Dr. Paul Overduin, Dr. Lutz Schirrmeister, Prof. Hugues Lantuit, Prof. Hans-Wolfgang Hubberten, Alfred Wegener Institute, Helmholtz Zentrum für Polar- und Meeresforschung, Potsdam

Ansprechpartner

Zuwendungsgeber

HGF - Helmholtz Gemeinschaft

Status

laufend